Локализация сторожевых лимфатических узлов с использованием системы дополненной реальности: исследование на трупах

Введение

Биопсия сторожевых лимфатических узлов (SLNB) играет ключевую роль в стадировании меланомы. Предоперационная однофотонная эмиссионная компьютерная томография/компьютерная томография (SPECT/CT) позволяет визуализировать дренирующие лимфатические узлы, однако интраоперационное обнаружение с помощью гамма-зонда лишь приблизительно определяет их локализацию. В данном исследовании оценивается возможность использования дополненной реальности (AR) для проекции предоперационных изображений SLN на пациента с целью повышения точности локализации и экстракции.

Цель

Исследование направлено на оценку точности и эффективности системы дополненной реальности для интраоперационной локализации сторожевых лимфатических узлов.

Методы

Молекулярные сита (8 мм), инкубированные в фторе-18, имитировали лимфатические узлы и были имплантированы в область головы и шеи у трупов. Из-за институциональных ограничений на работу с трупами вместо SPECT/CT использовалась позитронно-эмиссионная томография/магнитно-резонансная томография (PET/MRI). Виртуальные изображения PET/MRI проецировались с использованием гарнитуры HoloLens 2 и специального программного обеспечения. Пять трупов подверглись хирургическим вмешательствам с применением стандартного метода, AR и AR с компенсацией движения головы.

Результаты

Система AR показала среднюю ошибку поверхностной локализации 2.5±2.0 мм (диапазон 0-8 мм) и ошибку глубины 2.3±1.7 мм (диапазон 1-7 мм), что соответствует разрешению вокселей PET. Для более сложных узлов уровня V средняя поверхностная ошибка увеличилась до 2.9 мм. По сравнению с ручной разметкой поверхности, где средняя ошибка составила 18.6±13.0 мм (диапазон 6-62 мм), система AR значительно снизила ошибки как при неподвижном, так и при повернутом положении головы (p<.001). Кроме того, время выполнения задачи сократилось на 74% (35.1/47.4 с), составив в среднем 12.3 с против 47.4 с при ручном методе.

Выводы

Система дополненной реальности продемонстрировала высокую точность и эффективность в локализации сторожевых лимфатических узлов, интегрируя компенсацию движения головы и 3D-визуализацию для повышения точности и сокращения времени операции.

Термины и сокращения

• SLNB (Sentinel Lymph Node Biopsy) — биопсия сторожевого лимфатического узла.
• SPECT/CT (Single-Photon Emission Computed Tomography/Computed Tomography) — однофотонная эмиссионная компьютерная томография/компьютерная томография.
• PET/MRI (Positron Emission Tomography/Magnetic Resonance Imaging) — позитронно-эмиссионная томография/магнитно-резонансная томография.
• AR (Augmented Reality) — дополненная реальность.
• HoloLens 2 — гарнитура смешанной реальности от Microsoft.